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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-03112004-112519


Tipo di tesi
Tesi di laurea specialistica
Autore
Zaccanti, Matteo
Indirizzo email
matteo.zaccanti@libero.it
URN
etd-03112004-112519
Titolo
Litografia con atomi di Cesio raffreddati
Dipartimento
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
SCIENZE FISICHE E ASTROFISICHE
Relatori
relatore Arimondo, Ennio
Parole chiave
  • litografia atomica
  • laser cooling
  • nanostrutture
Data inizio appello
29/03/2004
Consultabilità
Completa
Riassunto
Candidato: Matteo Zaccanti
Titolo Tesi: Litografia con atomi di Cesio raffreddati
Relatore: Prof. Ennio Arimondo
Questo lavoro di tesi descrive il montaggio ex novo, da noi eseguito, di un apparato
sperimentale- evoluzione di un precedente esperimento -destinato alla
nanodeposizione ed alla litografia atomica, che utilizza un fascio di atomi di
Cesio freddi, nonché la caratterizzazione delle varie parti dell’ esperimento,
e l’ esposizione dei primi risultati da noi ottenuti.
Nonostante oggigiorno sia stata già dimostrata la possibilità di fare litografia
atomica con svariati elementi (quali Cesio, Cromo, Alluminio, ed altri) -
opportunamente raffreddati sfruttando tecniche di laser cooling (che saranno
esposte nella prima parte della tesi)- con la realizzazione di nanostrutture di
varie forme (linee, reticoli, reticoli esagonali), l’ esperimento da noi messo a
punto ha la originalità assoluta di utilizzare atomi ”lenti”, oltreché ”freddi”:
mentre in tutti gli esperimenti di litografia atomica si utilizza, infatti, un
forno per generare gli atomi che andranno a formare il fascio, i.e. si scalda
il metallo di interesse fino a temperature dell’ ordine di 500 K, e si manipolano
gli atomi così liberati, fino ad ottenere un fascio freddo (i.e. con
basse velocità longitudinali), il fascio atomico da noi messo a punto è costituito,
invece, da atomi dotati di velocità basse sia nelle direzioni trasversali a
quella di propagazione del fascio (pochi cm/s), sia in quella longitudinale(10
m/s); ciò permette una maggiore sensibilità sperimentale ed una migliore
risoluzione del processo litografico.
L’ apparato messo a punto nel corso di questa tesi è costituito da una sorgente
di atomi di Cs freddi (MOT piramidale), dalla quale essi vengono
estratti con continuità (imbuto atomico), e collimati in un unico step (fase di
collimazione) che genera il fascio atomico; questo viene infine fatto incidere
su un substrato su cui è creata una nanostruttura 1D, attraverso l’ interazione
del fascio con una maschera ottica (fase di deposizione). L’ elaborato
è articolato secondo il seguente schema:
• Viene fornita una descrizione teorica delle tecniche di ra reddamento
e di manipolazione di atomi neutri che si sono utilizzate per realizzare
questo esperimento, e sono messi in evidenza i parametri fondamentali
che regolano tali processi, e che sono stati pertanto esaminati e
studiati nel corso della caratterizzazione delle varie parti costituenti l’
esperimento.
• Viene descritto l’ apparato sperimentale nelle sue varie parti.
• Viene analizzata la sorgente di atomi dell’ apparato, e caratterizzata al
variare dei principali parametri sperimentali.
• Viene riportata la caratterizzazione del fascio atomico in uscita dall’
imbuto atomico e sono evidenziate le sue caratteristiche di divergenza,
velocità, profilo, etc..Vengono descritte quindi le principali peculiarità
del fascio dopo la fase di collimazione.
• Viene descritto come, a partire dal fascio collimato, siamo stati in grado
di produrre una nanostruttura su un substrato opportunamente trattato,
attraverso l’ interazione del fascio con una maschera ottica (formata
da un’ onda stazionaria), e dopo un processo chimico di sviluppo
del campione impressionato (etching).
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